JP5208972B2 - Signal quality determination in cable networks - Google Patents

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Description

本発明はケーブルネットワークでの信号品質の決定に関する。とりわけ本発明は、ネットワークモデルを用いて、ケーブルネットワークでの信号品質を決定するための方法と装置に関する。   The present invention relates to the determination of signal quality in a cable network. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for determining signal quality in a cable network using a network model.

CATV(Cable television)ネットワークのようなケーブルネットワークを含む、電気ネットワークや光ネットワークの信号品質パラメータを決定することは良く知られている。受信端(通常は加入者端)での信号品質の指標であるパラメータまたは基準は、例えば、信号対ノイズ比(SNR)と、デジタルネットワークにおけるビットエラー率(BER)である。出力信号のノイズレベル(および/または他の特性)を決定することにより、ネットワークの受信端での信号品質の指標を得ることができる。   It is well known to determine signal quality parameters of electrical and optical networks, including cable networks such as CATV (Cable television) networks. Parameters or criteria that are indicators of signal quality at the receiving end (usually the subscriber end) are, for example, the signal to noise ratio (SNR) and the bit error rate (BER) in the digital network. By determining the noise level (and / or other characteristics) of the output signal, an indication of signal quality at the receiving end of the network can be obtained.

ケーブルネットワークは複数のケーブルと複数の増幅器と他の構成要素とを含む。ケーブルまたは配線の信号品質への影響は比較的小さいが、これらは高周波数成分を減衰させる。増幅器は通常、ノイズを発生する。通常のケーブルネットワークで使用されているような直列に接続された多くの増幅器のノイズは、累積されて実際の信号に影響を与える。   The cable network includes a plurality of cables, a plurality of amplifiers, and other components. Although the impact on cable or wiring signal quality is relatively small, they attenuate high frequency components. Amplifiers usually generate noise. The noise of many amplifiers connected in series, as used in normal cable networks, accumulates and affects the actual signal.

更に、増幅器は非直線性による信号歪みを発生する。理想的には、増幅器は入力信号s(t)inに利得係数を掛けたものを出力する。
s(t)out=A・s(t)in
ここで利得Aは定数である。実際には、しかしながら、増幅器は完全には直線的でなく、出力信号は通常、2次や3次の項を含む、入力信号の高次の級数項を含む。
s(t)out=A・s(t)in+B・s(t)in 2+C・s(t)in 3+...
この非直線性の結果、いわゆる入力信号周波数の相互変調は、入力信号にはなかった周波数成分を含む出力信号を生じる。これらの望ましくない相互変調は信号品質を低下するため、ネットワークの信号品質を決定する際には考慮されなければならない。
In addition, the amplifier generates signal distortion due to non-linearity. Ideally, the amplifier outputs an input signal s (t) in multiplied by a gain factor.
s (t) out = A · s (t) in
Here, the gain A is a constant. In practice, however, the amplifier is not perfectly linear, and the output signal usually contains higher order series terms of the input signal, including second and third order terms.
s (t) out = A · s (t) in + B · s (t) in 2 + C · s (t) in 3 + ...
As a result of this non-linearity, so-called intermodulation of the input signal frequency results in an output signal containing frequency components not present in the input signal. These undesirable intermodulations degrade signal quality and must be taken into account when determining network signal quality.

しかしながら、従来の方法は一般的にこれらの相互変調を考慮することができない。相互変調が考慮された場合でも、各相互変調は渾然一体となってしまい、信号品質レベル全体に対する個々の寄与を正確に決定することができない。   However, conventional methods generally cannot take these intermodulations into account. Even when intermodulation is taken into account, each intermodulation is naturally united and individual contributions to the overall signal quality level cannot be accurately determined.

論文「曲線トレースアルゴリズムを用いた非線形ネットワークの周波数応答」(“Frequency Response of Non-linear Networks using Curve Tracing Algorithm”、A. Yoshida、Y. Yamagami、& Y. Nishio、IEEE、May 2002)は、非線形回路の特性曲線の計算方法を開示している。非線形効果は考慮されているが、基本波成分のみが考慮されている。従って、相互変調の影響は1つの周波数のみで考慮されており、この既知の方法は複数の周波数帯の相互変調効果を決定するには不適当である。更に、前記の従来技術の論文はケーブルネットワークについて言及していない。   The paper “Frequency Response of Non-linear Networks using Curve Tracing Algorithm” (A. Yoshida, Y. Yamagami, & Y. Nishio, IEEE, May 2002) A method for calculating a characteristic curve of a circuit is disclosed. Non-linear effects are taken into account, but only the fundamental wave component is taken into account. Therefore, the effect of intermodulation is considered at only one frequency, and this known method is unsuitable for determining the intermodulation effect of multiple frequency bands. Furthermore, the prior art paper does not mention cable networks.

本発明の目的は、従来技術のこれらおよび他の問題を克服し、より正確な結果をもたらすケーブルネットワークでの信号品質を決定するための方法と装置を提供することである。   It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for overcoming these and other problems of the prior art and determining signal quality in cable networks that yields more accurate results.

本発明は、ネットワークにおける信号品質の決定の方法を提供するものであって、この方法は以下のステップを含む。
・相互接続と少なくとも1つの要素のモデルとを含むネットワークモデルを提供するステップ
・入力信号を提供するステップ
・入力信号およびネットワークモデルを用いて出力信号を決定するステップ
・入力信号および出力信号を用いて信号品質基準を決定するステップ
この方法は以下の特徴を有する。
・ネットワークモデルは、ケーブルテレビネットワークのようなケーブルネットワークのモデルである
・入力信号は、構成信号の成分を多重周波数領域で表現したものを含む
・出力信号は、ケーブルネットワークの出力信号を周波数領域で表現したものを含む
・出力信号を決定するステップは以下のことを含む
○ネットワークモデルを用いて、入力信号に応じたケーブルネットワークの振舞いをシミュレーションすること
○構成信号成分のスペクトルの畳み込みを行うことによって、周波数領域の相互変調を決定すること
○この周波数領域の相互変調出力信号を用いて信号品質基準を作成すること
The present invention provides a method for determining signal quality in a network, which method comprises the following steps.
Providing a network model including an interconnect and a model of at least one element; providing an input signal; determining an output signal using the input signal and the network model; using the input signal and the output signal. Determining the signal quality criteria The method has the following characteristics.
-The network model is a model of a cable network such as a cable TV network.-The input signal includes the component signal components expressed in multiple frequency domains.-The output signal is the output signal of the cable network in the frequency domain. The step of determining the output signal includes the following: ○ Simulate the behavior of the cable network according to the input signal using the network model ○ By convolving the spectrum of the component signal components・ Determine frequency domain intermodulation ○ Create signal quality standards using this frequency domain intermodulation and output signal

多重の構成信号成分を持つ入力信号を用いることにより、これらの成分の相互変調への寄与、およびこれによる信号品質への寄与は正確に決定できる。複数の構成信号成分を持つ入力信号に応じたケーブルネットワークの振舞いを更にシミュレーションすることにより、極めて実際的な結果が得られる。   By using an input signal having multiple component signal components, the contribution of these components to intermodulation and thereby the contribution to signal quality can be accurately determined. By further simulating the behavior of the cable network in response to an input signal having a plurality of constituent signal components, very practical results can be obtained.

構成信号成分の複数のスペクトルの畳み込みを行うことによって周波数領域の相互変調を決定することにより、単一周波数の信号成分とゼロにならないバンド幅を持つ周波数成分の両方を処理することができる。複数の信号成分または複数のゼロでないバンド幅を持つ信号の相互変調を決定できる能力は従来技術に比べ明らかに有利である。   By determining the frequency domain intermodulation by performing convolution of multiple spectra of the constituent signal components, both single frequency signal components and frequency components with non-zero bandwidth can be processed. The ability to determine intermodulation of signals having multiple signal components or multiple non-zero bandwidths is clearly advantageous over the prior art.

更に、周波数領域の相互変調を用いることにより、出力信号の他に、信号品質基準を作るために、信号品質基準が望ましい出力信号と相互変調の両方を確実に考慮することが保証される。結果として、非常に信頼性の高い信号品質基準が得られ、この品質基準は入力信号の広い範囲とケーブルネットワークの広い範囲で使用することができる。   Furthermore, the use of frequency domain intermodulation ensures that, in addition to the output signal, the signal quality criterion reliably considers both the desired output signal and the intermodulation to create a signal quality criterion. As a result, a very reliable signal quality criterion is obtained, which can be used in a wide range of input signals and a wide range of cable networks.

構成信号成分から生じる相互変調は、好ましくは個別の畳み込みを行うことにより別々に決定され、結果としてネットワークの信号品質への相互変調の影響を正確に決定することができる。   The intermodulation resulting from the constituent signal components is preferably determined separately by performing individual convolutions, so that the effect of the intermodulation on the signal quality of the network can be accurately determined.

上記のように、周波数領域の相互変調は、構成信号のスペクトルの畳み込みにより決定することができる。しかしながら、実際の畳み込みには大きな処理能力が必要である。従って、構成信号のスペクトルの畳み込みの各々は、逆フーリエ変換と、時間領域での乗算と、フーリエ変換とを行うことによって達成される。言い換えれば、周波数領域の畳み込みは効果的に行われるが、これらの畳み込みが実質的に時間領域の乗算で行われるので、畳み込みよりもさらにもっと効果的である。良く知られているように、フォワードおよびバックワード(すなわち逆)フーリエ変換はFFT(Fast Fourier Transform)を用いて非常に効果的に行うことができる。   As described above, frequency domain intermodulation can be determined by convolution of the spectrum of the constituent signals. However, actual convolution requires a large processing capacity. Thus, each convolution of the spectrum of the constituent signals is accomplished by performing an inverse Fourier transform, a time domain multiplication, and a Fourier transform. In other words, frequency domain convolutions are performed effectively, but are even more effective than convolutions because these convolutions are performed substantially in time domain multiplication. As is well known, forward and backward (ie, inverse) Fourier transforms can be performed very effectively using FFT (Fast Fourier Transform).

ネットワークモデルは、好ましくは周波数領域モデルであり、複数の信号のスペクトルに直接影響する成分を持っている。これは周波数領域の信号特性を用いることができるという利点を持っている。CATVネットワークのようなケーブルネットワークで用いられる信号は、例えば信号の中心周波数とバンド幅を示すことにより、通常は周波数領域で仕様が決められており、このような仕様はモデルの入力信号を決定するのに直接用いられる。   The network model is preferably a frequency domain model, and has a component that directly affects the spectrum of a plurality of signals. This has the advantage that signal characteristics in the frequency domain can be used. A signal used in a cable network such as a CATV network is usually specified in the frequency domain by indicating the center frequency and bandwidth of the signal, for example, and such specification determines the input signal of the model. Used directly.

1つの好ましい実施形態では、要素モデルは、利得ユニットと、重み付けユニットと、そして少なくとも1つの相互変調ユニットとを備え、これらのユニットはそれぞれ、当該要素の利得の寄与、周波数依存性、および相互変調の寄与の決定に用いられる。このような要素モデルは当該要素の特性を正確にモデル化することを可能にする。   In one preferred embodiment, the element model comprises a gain unit, a weighting unit, and at least one intermodulation unit, each of which includes gain contribution, frequency dependence, and intermodulation of the element. Used to determine the contribution of. Such an element model makes it possible to accurately model the characteristics of the element.

更に好ましくは、この要素モデルは、少なくとも2つの相互変調ユニットを備え、それぞれ2次および3次の相互変調を決定する。要素モデルは2次相互変調のみか、または3次の相互変調のみを考慮するように用いることができるが、2次と3次の相互変調を両方とも含むことにより大幅にモデル化を改善できる。4次またはこれより高次の相互変調もまた、高次の相互変調ユニットを用いてモデル化できるが、しかしながらこの結果生ずる計算の複雑さに対し、これを上回る程のモデルの正確さの向上の効果はない。   More preferably, the element model comprises at least two intermodulation units and determines second-order and third-order intermodulation, respectively. The element model can be used to consider only the second order intermodulation or only the third order intermodulation, but including both the second and third order intermodulation can greatly improve the modeling. Fourth order or higher order intermodulation can also be modeled using higher order intermodulation units, however, the resulting computational complexity is much higher than the resulting computational complexity. There is no effect.

また好ましくは、少なくとも1つの相互変調ユニットには、その前段に、相互変調を決定する前に入力信号の重み付けを行う1次の重み付けユニットがあり、またその後段に、相互変調の重み付けを行う2次の重み付けユニットがある。各々の分岐に唯1つの重み付けユニットを用いることは可能であるが、相互変調ユニットの前後で重み付けユニットを用いることで更に正確なモデルとなる。   Preferably, the at least one intermodulation unit has a primary weighting unit that performs weighting of an input signal before determining intermodulation in the preceding stage, and 2 that performs intermodulation weighting in the subsequent stage. There are the following weighting units: Although it is possible to use only one weighting unit for each branch, a more accurate model is obtained by using weighting units before and after the intermodulation unit.

この少なくとも1つの相互変調ユニットは好ましくは、構成信号成分の相互変調を決定する複数の相互変調サブユニットを備える。   The at least one intermodulation unit preferably comprises a plurality of intermodulation subunits that determine the intermodulation of the constituent signal components.

本発明はまた、上記の方法を実行するコンピュータプログラム製品を提供する。コンピュータプログラム製品は、CDやDVDのようなデータ媒体に格納された、コンピュータが実行可能な命令を備える。コンピュータが実行可能な命令のセットは、プログラマブルなコンピュータに上記の方法を実行させることができるものであって、例えばインターネット経由で、離れたサーバーからダウンロードすることで入手することもできる。   The present invention also provides a computer program product for performing the above method. Computer program products comprise computer-executable instructions stored in a data medium such as a CD or DVD. A set of computer-executable instructions can cause a programmable computer to execute the above method, and can be obtained by downloading from a remote server via the Internet, for example.

本発明は、更にネットワークでの信号品質を決定する装置を提供し、この装置は以下のユニットを備える。
・相互接続と少なくとも1つの要素モデルとを含むネットワークモデルを格納するメモリユニット
・入力信号を提供する入力ユニット
・入力信号およびネットワークモデルを用いて出力信号を決定する処理ユニット
・入力信号および出力信号を用いて信号品質基準を決定する信号品質ユニット
この装置は以下の特徴を有する。
・メモリユニットに格納されたネットワークモデルは、ケーブルテレビネットワークのようなケーブルネットワークのモデルである
・入力ユニットは、構成信号成分を多重周波数領域で表現したものを含んだ入力信号を受信するように構成されている
・処理ユニットは、ケーブルネットワークの出力信号を周波数領域で表現したものを含んだ出力信号を決定するように構成されている
・処理ユニットは更に、以下のことによって出力信号を決定するように構成されている
○ネットワークモデルを用いて、入力信号に応じたケーブルネットワークの振舞いをシミュレーションすること
○構成信号成分のスペクトルの畳み込みを行うことによって、周波数領域の相互変調を決定すること
○この周波数領域の相互変調出力信号を用いて信号品質基準を生成すること
The invention further provides an apparatus for determining signal quality in a network, the apparatus comprising the following units:
A memory unit that stores a network model including an interconnection and at least one element model an input unit that provides an input signal a processing unit that determines an output signal using the input signal and the network model A signal quality unit that determines the signal quality criteria to use. The apparatus has the following characteristics:
The network model stored in the memory unit is a model of a cable network such as a cable television network. The input unit is configured to receive an input signal including a component signal component represented in a multi-frequency domain. The processing unit is configured to determine an output signal that includes a representation of the output signal of the cable network in the frequency domain. The processing unit further determines the output signal by: ○ Simulate the behavior of the cable network according to the input signal using the network model ○ Decide the frequency domain intermodulation by convolving the spectrum of the component signal components ○ This frequency signal quality by using the intermodulation output signal region To generate a reference

本発明は、更に以下で、添付図に示した実施形態を参照して説明する。   The invention will be further described below with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings.

図1は、本発明で用いられるネットワークモデルの例を概略的に示す。FIG. 1 schematically shows an example of a network model used in the present invention. 図2は、本発明による要素モデルを概略的に示す。FIG. 2 schematically shows an element model according to the invention. 図3は、本発明による第1の相互変調ユニットを概略的に示す。FIG. 3 schematically shows a first intermodulation unit according to the invention. 図4は、本発明による第2の相互変調ユニットを概略的に示す。FIG. 4 schematically shows a second intermodulation unit according to the invention. 図5は、本発明によるケーブルネットワークにおける信号品質を決定するための方法と設定を概略的に示す。FIG. 5 schematically shows a method and settings for determining signal quality in a cable network according to the invention. 図6は、本発明によるネットワークモデルを更新するための方法と構成を概略的に示す。FIG. 6 schematically illustrates a method and configuration for updating a network model according to the present invention.

図1の実施例で示すネットワークモデル1は本発明を単にこれに限定するものでない。このネットワークモデル1は、相互接続2と、要素モデル3と、入力ターミナル4と、出力ターミナル5とを備える。ネットワークモデル1は、3つの相互接続された増幅器で構成され、1つの入力ターミナルと2つの出力ターミナルを有する実際のケーブルネットワーク(図示せず)を表す。   The network model 1 shown in the embodiment of FIG. 1 does not limit the present invention to this. The network model 1 includes an interconnection 2, an element model 3, an input terminal 4, and an output terminal 5. Network model 1 is composed of three interconnected amplifiers and represents an actual cable network (not shown) having one input terminal and two output terminals.

このようなネットワークモデルは良く知られており、これによりケーブルの管理者は出力ターミナル5での信号品質を決定できる。このモデルは、ネットワークへの入力信号がある状態での増幅器のノイズ寄与の指標を提供する。出力ターミナル5で決定された信号品質は加入者が受けるサービスの質を示す。   Such a network model is well known so that the cable manager can determine the signal quality at the output terminal 5. This model provides an indication of the noise contribution of the amplifier in the presence of an input signal to the network. The signal quality determined at the output terminal 5 indicates the quality of service received by the subscriber.

従来の方法はしばしば周波数に依存しない線形増幅モデルに基づいており、周波数依存の特性および増幅器の非線形特性の全影響を考慮することができていない。これは、広帯域および/または多重入力信号が用いられている場合は、とりわけ問題となる。これは現代のケーブルネットワークで典型的なケースである。増幅器のどんな非線形性も相互変調成分を生ずる。すなわち入力信号の非線形増幅から新しい周波数成分が生じる。例えば、入力周波数fとfは、標準的な増幅器を用いた場合、付加的な周波数f+fおよびf−fを生じる。これらの付加的な信号成分は望ましくないものであり、出力信号のノイズレベル全体に寄与する。 Conventional methods are often based on frequency-independent linear amplification models, which do not take into account all the effects of frequency-dependent characteristics and amplifier nonlinear characteristics. This is particularly problematic when wideband and / or multiple input signals are used. This is the case typical of modern cable networks. Any nonlinearity in the amplifier will produce an intermodulation component. That is, a new frequency component is generated from nonlinear amplification of the input signal. For example, the input frequencies f 1 and f 2 give rise to additional frequencies f 1 + f 2 and f 1 −f 2 when using standard amplifiers. These additional signal components are undesirable and contribute to the overall noise level of the output signal.

しかしながら、従来のネットワークモデルは、一般的に、増幅器が完全にまたは近似的に線形であることを前提としており、従って相互変調による全ての付加的なノイズを考慮していない。これから、ノイズの予測は実際のノイズレベルより大幅に低い結果となることがある。結果として、加入者が受けるサービスの品質は期待したものより低くなる。本発明は改善された要素モデルを用いてこの問題を解決する。   However, conventional network models generally assume that the amplifier is completely or approximately linear and therefore do not take into account any additional noise due to intermodulation. From this, the noise prediction may result in significantly lower than the actual noise level. As a result, the quality of service received by the subscriber is lower than expected. The present invention solves this problem using an improved element model.

本発明による要素モデルが図2に概略的に示されている。単なる例である要素モデル3は、利得(G)すなわち線形増幅ユニット31と、相互変調(IM)すなわち非線形増幅ユニット32、33と、1次の重み付け(PW)ユニット34、35、36と、2次の重み付けユニット37、38とを備える。この要素モデル3は入力信号ISを受信して、出力信号OSを出力する。少なくともISとOSの信号の内1つは、図1のそれぞれの相手方のISまたはOSと同一であってよいが、これは必要条件ではない。   An element model according to the invention is schematically shown in FIG. Element model 3, which is merely an example, includes gain (G) or linear amplification unit 31, intermodulation (IM) or nonlinear amplification units 32 and 33, first-order weighting (PW) units 34, 35 and 36, 2 The following weighting units 37 and 38 are provided. The element model 3 receives the input signal IS and outputs an output signal OS. At least one of the IS and OS signals may be identical to the respective counterpart IS or OS of FIG. 1, but this is not a requirement.

利得(G)ユニット31はネットワーク要素の線形利得をモデル化したもので、典型的には増幅器をモデル化したものである。この利得は周波数に依存しない。第1の1次重み付け(PW1)ユニット34は入力信号ISの周波数領域の重み付けを行い、ある周波数を他の周波数より減衰させるようにする。この特徴はネットワーク要素の周波数依存の伝送特性をモデル化することを可能とし、これより実際のネットワークのモデル化を可能とする。良く知られているように、ケーブルネットワークでは信号の減衰は、通常、周波数と共に大きくなる。   The gain (G) unit 31 models a linear gain of a network element, and typically models an amplifier. This gain is frequency independent. A first primary weighting (PW1) unit 34 performs weighting in the frequency domain of the input signal IS so that one frequency is attenuated from the other frequency. This feature makes it possible to model the frequency-dependent transmission characteristics of network elements, and thus to model an actual network. As is well known, in cable networks, signal attenuation usually increases with frequency.

2次相互変調(IM2)ユニット32は、ネットワーク要素の増幅特性(すなわち、一般的には伝送特性)における2次の項から生じる相互変調を決定する。この2次の相互変調ユニット32には、前段に第2の1次重み付け(PW2)ユニット35が、後段に第2の2次重み付け(SW2)ユニット37があり、この2つの重み付けユニットはそれぞれ入力信号ISの周波数依存の重み付けと2次の相互変調を行う。重み付けユニット37は2次の相互変調信号IMS2を出力する。   A second order intermodulation (IM2) unit 32 determines the intermodulation resulting from the second order terms in the amplification characteristics (ie, generally transmission characteristics) of the network element. The secondary intermodulation unit 32 has a second primary weighting (PW2) unit 35 at the front stage and a second secondary weighting (SW2) unit 37 at the rear stage. These two weighting units are respectively input. Frequency-dependent weighting of signal IS and second order intermodulation are performed. The weighting unit 37 outputs a second-order intermodulation signal IMS2.

相互変調ユニット32の前または後で唯1つの重み付けユニットを用いて周波数依存の重み付けを行うことが可能である。しかしながら、本発明の更なる態様によれば、1次および2次両方の重み付けユニットを備えることが好ましい。このようにして、より良好な重み付けとより正確なネットワーク要素のモデル化が達成される。   It is possible to perform frequency-dependent weighting using only one weighting unit before or after the intermodulation unit 32. However, according to a further aspect of the invention, it is preferred to have both primary and secondary weighting units. In this way, better weighting and more accurate network element modeling is achieved.

尚、図2の実施形態では、唯1つの重み付けユニット34が利得ユニット31と直列に配置されているが、これは要素モデルの線形分岐では2つの重み付けユニットを配置しても何の効果ももたらさないからである。この実施形態では、従って、唯1つの(第1の)1次重み付け(PW1)ユニット34が存在し、2次重み付けユニットは省略されている。これは1次の重み付けユニット34の代わりに2次の重み付けユニットがあったとしてもよいと理解される。   In the embodiment of FIG. 2, only one weighting unit 34 is arranged in series with the gain unit 31, but this has no effect even if two weighting units are arranged in the linear branch of the element model. Because there is no. In this embodiment, therefore, there is only one (first) primary weighting (PW1) unit 34 and the secondary weighting unit is omitted. It is understood that there may be a secondary weighting unit instead of the primary weighting unit 34.

3次の相互変調(IM3)ユニット33は、ネットワーク要素の増幅特性(すなわち、一般的には伝送特性)における3次の項から生じる相互変調を決定する。この3次の相互変調ユニット33には、前段に第3の1次重み付け(PW3)ユニット36が、後段に第3の2次重み付け(SW3)ユニット38があり、この2つの重み付けユニットはそれぞれ入力信号ISの周波数依存の重み付けと3次の相互変調を行う。重み付けユニット38は3次の相互変調信号IMS3を出力する。   A third order intermodulation (IM3) unit 33 determines the intermodulation resulting from the third order term in the amplification characteristics (ie, generally transmission characteristics) of the network element. This third-order intermodulation unit 33 has a third primary weighting (PW3) unit 36 at the front stage and a third secondary weighting (SW3) unit 38 at the rear stage, and these two weighting units are respectively input. Frequency-dependent weighting of signal IS and third-order intermodulation are performed. The weighting unit 38 outputs a third-order intermodulation signal IMS3.

前記と同様に、相互変調ユニット33の前または後で唯1つの重み付けユニットを用いて周波数依存の重み付けを行うことが可能であるが、本発明の更なる態様によれば、本モデルの3次の相互変調分岐において、両方の重み付けユニットを用いることが好ましい。   As before, it is possible to perform frequency-dependent weighting using only one weighting unit before or after the intermodulation unit 33, but according to a further aspect of the invention, the third order of the model Preferably, both weighting units are used in the intermodulation branch.

ここで図3および図4を参照して、相互変調ユニット32および33をより詳細に説明する。本発明の重要な態様によれば、用いられている入力信号(図1のIS)は多重の構成成分を含み、各々の構成成分は信号の種類を表している。例えば、入力信号は2つまたはこれより多くの以下の成分から成っている。
・PAL(Phase Alternating Line):テレビ信号
・FM(Frequency Modulation):ラジオ信号
・QAM(Quadrature Amplitude Modulation):データ通信
・SPAL:(synchronized PAL):テレビ信号
・OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing):データ通信
・搬送波:ネットワーク測定および制御信号
これらの入力信号は周波数領域(すなわち、スペクトル)の表現で提供される。図3および図4の例では唯2つの入力信号成分PとQが示されているが、しかし実際は2つより多い入力成分が使用されてよい。
The intermodulation units 32 and 33 will now be described in more detail with reference to FIGS. In accordance with an important aspect of the present invention, the input signal used (IS in FIG. 1) includes multiple components, each component representing a signal type. For example, the input signal consists of two or more of the following components.
・ PAL (Phase Alternating Line): TV signal ・ FM (Frequency Modulation): Radio signal ・ QAM (Quadrature Amplitude Modulation): Data communication ・ SPAL: (synchronized PAL): TV signal ・ OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing): Data communication Carrier: network measurement and control signals. These input signals are provided in a frequency domain (ie spectrum) representation. In the examples of FIGS. 3 and 4, only two input signal components P and Q are shown, but in practice more than two input components may be used.

図3の(2次の)相互変調ユニット32は、複数の構成信号成分の相互変調を決定するように、相互変調サブユニット321、322、323を含む。第1のサブユニット321は信号成分Pのみを受信して、x の記号で示されている、成分Pとそれ自身の相互変調を生成し、相互変調成分PPを生成する。同様に、第3のサブユニット323は信号成分Qのみを受信して、x の記号で示されている、成分Qとそれ自身の相互変調を生成し、相互変調成分QQを生成する。 The (second order) intermodulation unit 32 of FIG. 3 includes intermodulation subunits 321, 322, 323 to determine intermodulation of a plurality of component signal components. The first subunit 321 receives only the signal component P and generates its own intermodulation with the component P, indicated by the symbol x P 2 , to generate the intermodulation component PP. Similarly, the third sub-unit 323 receives only the signal component Q, is indicated by symbol x Q 2, to produce the intermodulation component Q with itself, it generates intermodulation component QQ.

第2のサブユニットは、しかしながら、信号成分Pおよび信号成分Qの両方を受信して、xP・の記号で示されている、成分Pと成分Qとの「真の」相互変調を生成し、相互変調成分PQを生成する。このように、複数の構成信号成分の相互変調は複数のサブユニットによって別々に決定される。相互変調成分を別々に決定することにより、非常に正確な相互変調の表現が得られ、したがって非常に正確な信号品質予測が得られる。 The second subunit, however, receives both signal component P and signal component Q and performs a “true” intermodulation of component P and component Q, indicated by the symbol x P · x Q. To generate an intermodulation component PQ. Thus, the intermodulation of the plurality of component signal components is determined separately by the plurality of subunits. By determining the intermodulation components separately, a very accurate representation of the intermodulation is obtained, and thus a very accurate signal quality prediction.

入力信号(図1のIS)はスペクトル(周波数領域表現)として提供されるので、構成信号成分P、Qおよび相互変調信号PP、PQ、QQは周波数領域の信号表現である。   Since the input signal (IS in FIG. 1) is provided as a spectrum (frequency domain representation), the constituent signal components P, Q and the intermodulation signals PP, PQ, QQ are signal representations in the frequency domain.

図4に示す(3次の)相互変調ユニット33は、構成信号成分PとQの相互変調を決定するように、相互変調サブユニット331、332、333、334を備える。第1のサブユニット331は信号成分Pのみを受信して、x の記号で示されている、成分Pとそれ自身の(3次の)相互変調を生成し、相互変調成分PPPを生成する。同様に、第4のサブユニット334は信号成分Qのみを受信して、x の記号で示されている、成分Qとそれ自身の相互変調を生成し、相互変調成分QQQを生成する。 The (third order) intermodulation unit 33 shown in FIG. 4 comprises intermodulation subunits 331, 332, 333, 334 so as to determine the intermodulation of the constituent signal components P and Q. The first subunit 331 receives only the signal component P, generates the component P and its own (third order) intermodulation, indicated by the symbol x P 3 , and generates the intermodulation component PPP To do. Similarly, the fourth subunit 334 receives only the signal component Q and generates the intermodulation component QQQ by generating the component Q and its own intermodulation, indicated by the symbol x Q 3 .

第2のサブユニット332は、しかしながら、信号成分Pおよび信号成分Qの両方を受信して、相互変調成分PPQを生成する。同様に、第3のサブユニット333は相互変調成分PQQを生成する。   The second subunit 332, however, receives both the signal component P and the signal component Q and generates an intermodulation component PPQ. Similarly, the third subunit 333 generates an intermodulation component PQQ.

相互変調ユニット32は、入力信号成分PおよびQから、別々の相互変調成分PPP、PPQ、PQQ、QQQを決定することが分かる。上記のように、信号成分PおよびQは周波数領域の信号、すなわち、より具体的には、時間信号の周波数領域の表現である。生成物x 、x ・x等は時間領域の生成物であり、これらは多量の計算が必要な畳み込み処理を用いて周波数領域で計算される。このため、ユニット32とユニット33は好ましくは、周波数領域の信号成分P、Qを時間領域に(逆)変換するための、そして時間領域の生成物x 、x ・x等を周波数領域に変換して周波数領域の相互変調成分PP、...、QQまたはPPP、...、QQQを得るための、高速フーリエ変換(FFT)ユニットを備える。 It can be seen that the intermodulation unit 32 determines separate intermodulation components PPP, PPQ, PQQ, QQQ from the input signal components P and Q. As described above, the signal components P and Q are frequency domain signals, that is, more specifically, representations of the frequency domain of the time signal. The products x P 3 , x P 2 · x Q, etc. are time domain products, which are calculated in the frequency domain using a convolution process that requires a large amount of computation. For this reason, the units 32 and 33 are preferably used to convert (inverse) the frequency domain signal components P, Q into the time domain, and the time domain products x P 3 , x P 2 .x Q etc. The frequency domain intermodulation components PP,. . . , QQ or PPP,. . . , Comprising a fast Fourier transform (FFT) unit for obtaining QQQ.

尚、ネットワークモデル(図1の1)、要素モデル(図2の3)、相互変調ユニット32、33およびそのサブユニットは、ハードウェアによっても、ソフトウェアによっても、またこれらの組み合わせによっても実装されてよい。ソフトウェアは好ましくは、従来のコンピュータシステムで動作するのに適合したものである。   The network model (1 in FIG. 1), the element model (3 in FIG. 2), the intermodulation units 32 and 33, and the subunits thereof are implemented by hardware, software, or a combination thereof. Good. The software is preferably adapted to run on a conventional computer system.

本発明による信号品質の決定が図5に示されている。ネットワークモデル1’は2つの増幅器を持つケーブルネットワークを表わす。これに対応する要素モデル3は、図2のように、各々3つの出力を持ち、出力信号OSと、2次の相互変調信号IMS2と、3次の相互変調信号IMS3とをそれぞれ生成する。第1の要素モデル3の出力信号は、増幅のため、第2の要素モデルに供給され、一方でこの相互変調信号は利得(G)調整ユニット302と303に供給される。利得が調整された第1の要素モデルの相互変調信号は、加算ユニット304と305において第2の要素モデルの相互変調信号にそれぞれ加算され、合成された相互変調信号IMS2とIMS3を生成する。   The determination of signal quality according to the present invention is illustrated in FIG. The network model 1 'represents a cable network with two amplifiers. The element model 3 corresponding to this has three outputs, as shown in FIG. 2, and generates an output signal OS, a second-order intermodulation signal IMS2, and a third-order intermodulation signal IMS3, respectively. The output signal of the first element model 3 is supplied to the second element model for amplification, while this intermodulation signal is supplied to gain (G) adjustment units 302 and 303. The gain-adjusted first element model intermodulation signals are added to the second element model intermodulation signals in summing units 304 and 305, respectively, to produce combined intermodulation signals IMS2 and IMS3.

利得調整ユニット302と303はそれぞれ、2次の相互変調の利得(G2)および3次の相互変調の利得を調整する別々のユニットとして示されている。他の実施形態では、1つの、結合した利得調整ユニットを用いてもよい。利得調整ユニット302と303の利得は、ネットワークモデルにおける他の全ての要素(増幅器)の利得に対応する。本実施形態では、利得調整ユニット302と303は第2の増幅器モデル3の利得に等しい利得を有する。ユニット302と303は、利得調整に加えて、好ましくは、周波数調整すなわち周波数の重み付けも実行する。この重み付けは他の全ての要素モデルの重み付けに等しい。従って、本実施形態では、相互変調は、あたかもそれが第2の要素モデル3を通過したかのように、周波数の重み付けがなされる(利得も調整される)。   Gain adjustment units 302 and 303 are shown as separate units for adjusting the second order intermodulation gain (G2) and the third order intermodulation gain, respectively. In other embodiments, a single combined gain adjustment unit may be used. The gains of the gain adjustment units 302 and 303 correspond to the gains of all other elements (amplifiers) in the network model. In this embodiment, the gain adjustment units 302 and 303 have a gain equal to the gain of the second amplifier model 3. Units 302 and 303 preferably perform frequency adjustment or frequency weighting in addition to gain adjustment. This weight is equal to the weight of all other element models. Therefore, in this embodiment, the intermodulation is weighted as if it had passed through the second element model 3 (the gain is also adjusted).

第2の要素モデルの出力信号OS、2次の相互変調信号IMS2、および3次の相互変調信号IMS3は信号品質(SQ)ユニット309に別々に供給され、この信号品質ユニットは、本実施形態では、信号の信号対ノイズ比(SNR)およびビットエラー率(BER)を生成する。   The output signal OS of the second element model, the second order intermodulation signal IMS2, and the third order intermodulation signal IMS3 are separately supplied to a signal quality (SQ) unit 309, which in this embodiment is the signal quality unit. Generate a signal-to-noise ratio (SNR) and a bit error rate (BER) of the signal.

相互変調信号IMS2およびIMS3はそれぞれこれらを構成する相互変調信号、例えば、図4の構成信号PPP、PPQ、等から構成される。信号品質ユニット309においては、構成信号は別々に加算される。すなわち、図5の両方の増幅器モデル3からのPPP寄与分は加算されて、合成されたPPP寄与分を形成し、PPQ寄与分は加算されて、合成されたPPQ寄与分を形成する、等である。次に、合成された寄与分と、出力信号OSと、入力信号ISを生成するのに用いられる入力信号(例えばQAM、PAL、およびFM信号)の仕様とを用いて、SNRおよび/またはBERが計算される。これらの入力信号仕様(ISS)は格納された仕様のリスト9に含まれており、(搬送波)周波数、信号レベル、バンド幅、および他のパラメータを含んでよい。(周波数領域の)入力信号ISをリスト9の入力信号仕様ISSから導出することについては図6を参照して後述する。   The intermodulation signals IMS2 and IMS3 are respectively composed of intermodulation signals constituting them, for example, the configuration signals PPP, PPQ, etc. of FIG. In the signal quality unit 309, the constituent signals are added separately. That is, the PPP contributions from both amplifier models 3 in FIG. 5 are added to form a combined PPP contribution, the PPQ contributions are added to form a combined PPQ contribution, etc. is there. Next, using the combined contribution, the output signal OS, and the specifications of the input signals (eg, QAM, PAL, and FM signals) used to generate the input signal IS, the SNR and / or BER is Calculated. These input signal specifications (ISS) are included in the stored list of specifications 9 and may include (carrier) frequency, signal level, bandwidth, and other parameters. Deriving the input signal IS (in the frequency domain) from the input signal specification ISS in list 9 will be described later with reference to FIG.

相互変調の信号品質レベルへの影響の他に、ノイズモデルが追加で用いられてもよい。モデルの入力に熱雑音を想定した、従来のノイズモデルを用いてよい。要素モデルの利得と重み付け特性は、当該要素がもたらすノイズを表す任意の形態のノイズを選択的に含んでおり、信号品質ユニット309に与えられる出力信号OSに含まれる出力ノイズレベルを決定するために用いられる。   In addition to the effect of intermodulation on the signal quality level, a noise model may additionally be used. A conventional noise model that assumes thermal noise as the model input may be used. The gain and weighting characteristics of the element model selectively include any form of noise that represents the noise caused by that element to determine the output noise level contained in the output signal OS provided to the signal quality unit 309. Used.

図5に示す処理は好ましくは、ソフトウェアで処理されるが、ハードウェアで実装してもよい。   The processing shown in FIG. 5 is preferably processed by software, but may be implemented by hardware.

複数の要素モデル(図1、図2、および図5での3)は、パラメータ、たとえば利得パラメータおよび重み付けパラメータを含む。これらのパラメータは図6の構成を用いて決定できるが、これはソフトウェアおよび/またはハードウェアで実施してよい。   The multiple element models (3 in FIGS. 1, 2 and 5) include parameters, such as gain parameters and weighting parameters. These parameters can be determined using the configuration of FIG. 6, but this may be implemented in software and / or hardware.

要素モデルユニット3は、本実施形態で示すこのモデルは増幅器であり、モデルパラメータ(pars)を受け取る。これらのパラメータはパラメータ調整(PA)ユニット7で生成されるが、これについては後述する。要素モデルユニット3は、(周波数領域の)入力信号ISを入力信号発生(ISG)ユニット8から受け取り、入力信号発生ユニット8は、格納された入力信号仕様リスト9から入力信号仕様(ISS)を受け取る。上記のように、入力信号仕様は(搬送波)周波数、バンド幅、出力レベル、および/または他のパラメータを含んでよい。モデル3で用いられる入力信号は物理的入力信号を表わすデジタルデータのセットでよく、または実際のデジタル入力信号でもよい。   In the element model unit 3, this model shown in the present embodiment is an amplifier and receives model parameters (pars). These parameters are generated by a parameter adjustment (PA) unit 7, which will be described later. The element model unit 3 receives an input signal IS (in the frequency domain) from an input signal generation (ISG) unit 8, and the input signal generation unit 8 receives an input signal specification (ISS) from a stored input signal specification list 9. . As mentioned above, the input signal specification may include (carrier) frequency, bandwidth, power level, and / or other parameters. The input signal used in model 3 may be a set of digital data representing a physical input signal, or it may be an actual digital input signal.

入力信号生成(ISG)ユニット8は、入力信号仕様を用いて周波数領域の入力信号ISを生成する。この入力信号仕様は(中心)周波数、バンド幅、出力レベル、(スペクトル)エンベロープ、および/または他のパラメータである。これらおよび同様のパラメータに基づいて入力信号を生成することのできる信号生成器は良く知られている。   The input signal generation (ISG) unit 8 generates the frequency domain input signal IS using the input signal specifications. This input signal specification is (center) frequency, bandwidth, output level, (spectral) envelope, and / or other parameters. Signal generators that can generate an input signal based on these and similar parameters are well known.

入力信号仕様(ISS)はまた、第2の入力信号生成(ISG)ユニット8’にも与えられる。第2の入力信号生成(ISG)ユニット8’は、物理的な(周波数領域の)入力信号IS’を生成し、この入力信号IS’は実際の要素(本実施例では増幅器)3’に与えられる。   The input signal specification (ISS) is also provided to the second input signal generation (ISG) unit 8 '. The second input signal generation (ISG) unit 8 'generates a physical (frequency domain) input signal IS' which is fed to the actual element (in this embodiment an amplifier) 3 '. It is done.

モデルユニット3は、基本出力信号(OS)と相互変調信号IMS2およびIMS2とを含むコンポジット出力信号を出力する。同様に、要素ユニット3は基本出力信号(OS’)と相互変調信号IMS2’およびIMS3’とを含むコンポジット信号を出力する。これらの信号は比較ユニット6により受信され、比較される。モデル3により生成される計算信号と、実際の要素3’により生成される測定信号との間のいかなる差異も差異信号DSとなり、パラメータ調整ユニット7に与えられる。   The model unit 3 outputs a composite output signal including a basic output signal (OS) and intermodulation signals IMS2 and IMS2. Similarly, the element unit 3 outputs a composite signal including a basic output signal (OS ') and intermodulation signals IMS2' and IMS3 '. These signals are received and compared by the comparison unit 6. Any difference between the calculation signal generated by the model 3 and the measurement signal generated by the actual element 3 ′ becomes the difference signal DS and is given to the parameter adjustment unit 7.

パラメータ調整ユニット7は、要素モデルのモデルパラメータを決定し、特に重み付けユニット(図2の34ー36、37ー38)の重み付けパラメータを決定する。重み付けユニットは好ましくは、2次の多項式の重み付け関数(2次の相互変調と混同しないように)を含む。この重み付け関数は、次の一般式を持つ。
W(f)out=A・f+B・f+C
ここで、W(f)outは重み付けユニットの(周波数領域の)出力信号であり、fは周波数であり、A、B、Cは重み付けパラメータである。パラメータ調整ユニット7は、例えば良く知られている遺伝的最適化アルゴリズムを用いて、これらの重み付けパラメータを決定する。良く知られたグリッドサーチアルゴリズムのような、他の最適化アルゴリズムが用いられてもよい。
The parameter adjustment unit 7 determines the model parameters of the element model, in particular the weighting parameters of the weighting units (34-36, 37-38 in FIG. 2). The weighting unit preferably includes a second order polynomial weighting function (not to be confused with second order intermodulation). This weighting function has the following general formula:
W (f) out = A · f 2 + B · f + C
Here, W (f) out is an output signal (in the frequency domain) of the weighting unit, f is a frequency, and A, B, and C are weighting parameters. The parameter adjustment unit 7 determines these weighting parameters using, for example, a well-known genetic optimization algorithm. Other optimization algorithms may be used, such as the well-known grid search algorithm.

尚、図6に示す比較テストを用いた、重み付けユニットの重み付けパラメータの調整は、必須ではなく任意のものである。この代わりに、重み付けパラメータをあらかじめ決めておくことができ、これにより比較テストを用いた最適化を省くことができる。   The adjustment of the weighting parameter of the weighting unit using the comparison test shown in FIG. 6 is not essential but optional. Instead, the weighting parameters can be determined in advance, thereby eliminating the optimization using the comparison test.

遺伝的最適化アルゴリズムは、パラメータの初期値を決定し、各々が初期パラメータに対応した遺伝子構造を持つ多くの親を生成するステップを含んでよい。親は適合の基準に従って、最も小さい差異信号DSを生成するようにランキングされる。最も高くランキングされた親同士が組み合わされて、1つまたはこれより多くの子を形成する。適合した子は低位にランキングされた親と入れ替えられ、新しい親となる。この処理は、更にパラメータを最適化するために、最も高いランキングの親同士を組み合わせることで繰り返される。差異信号の極小値を生じる最適なパラメータが得られるまで、遺伝的アルゴリズムの様々なステップが繰り返される。   The genetic optimization algorithm may include determining an initial value for the parameter and generating a number of parents each having a genetic structure corresponding to the initial parameter. Parents are ranked to produce the smallest difference signal DS according to the criteria for matching. The highest ranked parents are combined to form one or more children. The matched child is replaced with the parent ranked lower and becomes the new parent. This process is repeated by combining the parents with the highest rankings to further optimize the parameters. The various steps of the genetic algorithm are repeated until the optimal parameter that yields the local minimum of the difference signal is obtained.

図6に示す比較テストを用いて、ネットワークモデルのチューニング、すなわち全ケーブルネットワークのモデルのパラメータの調整を任意に行うことができる。この場合、要素モデル3はネットワークモデル(図1の参照番号1および図5の参照番号1’)で置き換えられ、実際の要素3’は実際のネットワークで置き換えられる。   By using the comparative test shown in FIG. 6, the network model can be arbitrarily tuned, that is, the parameters of all the cable network models can be adjusted arbitrarily. In this case, the element model 3 is replaced with a network model (reference numeral 1 in FIG. 1 and reference numeral 1 ′ in FIG. 5), and the actual element 3 ′ is replaced with an actual network.

具体的には、この比較テストの設定は構成成分である相互変調信号(相互変調成分)、例えば、PP、PQ、...、QQ、およびPPP、PPQ、QQQ、の相対的な寄与を調整するために用いることができる。本発明の更なる態様によれば、図5に示す加算ユニット304、305におけるこれらの相互変調成分の加算は、パラメータで制御される。2次および3次の相互変調の場合、2つのパラメータA2およびA3(および補助変数kとn)が用いられる。
IMS2TOTAL=(Σ[IMS2k/2])2/k、k=(30−A2)/10
IMS3TOTAL=(Σ[IMS3k/2])2/k、k=(30−A3)/10
ここでデフォルト値はA2=10(パワー加算)およびA3=20(振幅加算)であり、この結果k=2およびn=1となる。またΣはIMS2およびIMS3で得られる(パワースペクトルの)成分全体の和を表す。加算後のIMS2TOTALとIMS3TOTALは、それぞれ2次と3次の相互変調成分を合成したパワースペクトルを表す。
Specifically, the setting of this comparison test is an intermodulation signal (intermodulation component) which is a component, for example, PP, PQ,. . . , QQ, and relative contributions of PPP, PPQ, QQQ. According to a further aspect of the invention, the addition of these intermodulation components in the addition units 304, 305 shown in FIG. 5 is controlled by parameters. For second and third order intermodulation, two parameters A2 and A3 (and auxiliary variables k and n) are used.
IMS2 TOTAL = (Σ [IMS2 k / 2 ]) 2 / k , k = (30−A2) / 10
IMS3 TOTAL = (Σ [IMS3 k / 2 ]) 2 / k , k = (30−A3) / 10
Here, the default values are A2 = 10 (power addition) and A3 = 20 (amplitude addition), and as a result, k = 2 and n = 1. Σ represents the sum of all components (of the power spectrum) obtained by IMS2 and IMS3. IMS2 TOTAL and IMS3 TOTAL after the addition represent power spectra obtained by combining the second-order and third-order intermodulation components, respectively.

しかしながら、追加の相互変調成分の加算パラメータは、比較テストを用いて調整することが望ましい。この場合、A2およびA3の値は、ネットワークモデルにより良く適合するように、通常はそれぞれの初期値である10および20から外れたものとなる。最適化のプロセスでは良く知られているグリッドサーチのアルゴリズムを用いることができる。このアルゴリズムは本発明の場合では遺伝的アルゴリズムよりも効率が良い。しかしながら、遺伝的アルゴリズムを含む他の最適化アルゴリズムも使用してよい。   However, it is desirable to adjust the addition parameters of the additional intermodulation components using a comparative test. In this case, the values of A2 and A3 are usually deviated from their initial values of 10 and 20, so as to better fit the network model. A well-known grid search algorithm can be used in the optimization process. This algorithm is more efficient than the genetic algorithm in the present case. However, other optimization algorithms may be used including genetic algorithms.

ケーブルネットワークの信号品質を決定する装置は、適切な入力信号を入力する入力ユニットと、ネットワークモデルおよびそのパラメータを格納するメモリユニットと、ネットワークモデルを用いて入力信号を処理する処理ユニットと、入力信号、出力信号および相互変調から信号品質を決定する信号品質ユニットとを備えることができる。この処理ユニットはマイクロプロセッサを備え、入力ユニット、メモリユニット、信号品質ユニットに接続されている。   An apparatus for determining signal quality of a cable network includes an input unit for inputting an appropriate input signal, a memory unit for storing a network model and its parameters, a processing unit for processing the input signal using the network model, and an input signal. A signal quality unit for determining the signal quality from the output signal and the intermodulation. This processing unit comprises a microprocessor and is connected to an input unit, a memory unit and a signal quality unit.

上記では本発明をCATVのようなケーブルネットワークについて説明してきたが、本発明はこれに限定されず、ほかの電気あるいは光のネットワーク、例えばブロードバンド(Internet)ネットワークにも適用可能である。ケーブルネットワークには、同軸ケーブルネットワーク、光ファイバーネットワーク、そして光ファイバー−同軸ケーブル複合型(HFC)ネットワークがあるが、これらに限定されない。   Although the present invention has been described above with respect to a cable network such as CATV, the present invention is not limited to this, and can be applied to other electrical or optical networks such as a broadband network. Cable networks include, but are not limited to, coaxial cable networks, fiber optic networks, and fiber optic-coaxial cable (HFC) networks.

本発明は、種々の信号成分の相互変調への寄与を別々に決定することで、ネットワークにおける相互変調および全ノイズレベルをより良く推定できるという考察に基づいている。本発明は更に、増幅信号および相互変調の周波数重み付けがモデル化の精度を改善するという考察と、遺伝的アルゴリズムがネットワークモデルのパラメータ、とりわけ相互変調の寄与を決定するのに使われる要素モデルのパラメータを最適化するために有利に用いられるという考察とを利用している。   The present invention is based on the consideration that the intermodulation and total noise levels in the network can be better estimated by separately determining the contribution of the various signal components to the intermodulation. The present invention further includes the consideration that frequency weighting of the amplified signal and intermodulation improves modeling accuracy, and the parameters of the element model that the genetic algorithm is used to determine the network model parameters, particularly the intermodulation contributions. And is considered to be used advantageously to optimize

尚、本明細書のいかなる用語も本発明の範囲を制限するように解釈されるべきではない。特に、「comprise(s)」および「comprising」の用語は、特に言及されていない要素を除外することを意味しない。1つの(回路)要素は複数の(回路)要素またはこれらの同等物と置き換えてよい。   It should be noted that any terms in this specification should not be construed to limit the scope of the present invention. In particular, the terms “comprise (s)” and “comprising” are not meant to exclude elements not specifically mentioned. A single (circuit) element may be replaced with multiple (circuit) elements or their equivalents.

当業者であれば、本発明は上記の実施形態に限定されず、また添付の請求の範囲に示された発明の範囲から外れることなく、多くの変形と追加を行うことができることを理解するであろう。
Those skilled in the art will appreciate that the present invention is not limited to the embodiments described above, and that many variations and additions can be made without departing from the scope of the invention as set forth in the appended claims. I will.

Claims (17)

ネットワークの信号品質を決定する方法であって、
相互接続(2)と少なくとも1つの要素モデル(3)とを含むネットワークモデル(1、1’)を提供するステップと、
入力信号(IS)を提供するステップと、
前記入力信号および前記ネットワークモデルを用いて出力信号(OS)を決定するステップと、
前記入力信号(IS)および前記出力信号(OS)を用いて信号品質基準(SNR、BER)を決定するステップと、を含み、
前記ネットワークモデルは、ケーブルテレビネットワークのようなケーブルネットワークのモデルであり、
前記入力信号(IS)は、構成信号成分(P、Q、...)を多重周波数領域で表現したものを含み、
前記出力信号は、ケーブルネットワークの出力信号を周波数領域で表現したものを含み、
前記出力信号(OS)を決定するステップは、
前記ネットワークモデル(1、1’)を用いて、前記入力信号(IS)に応じた前記ケーブルネットワークの振舞いをシミュレーションすることと、
前記構成信号成分(P、Q、...)のスペクトルの畳み込みを行うことによって、周波数領域の相互変調(IMS2、IMS3)を決定することと、
前記周波数領域の相互変調(IMS2、IMS3)前記出力信号(OS)を用いて前記信号品質基準(SNR、BER)を生成することとを含むことを特徴とする方法。
A method for determining the signal quality of a network,
Providing a network model (1, 1 ′) comprising an interconnect (2) and at least one element model (3);
Providing an input signal (IS);
Determining an output signal (OS) using the input signal and the network model;
Determining a signal quality criterion (SNR, BER) using the input signal (IS) and the output signal (OS);
The network model is a model of a cable network such as a cable TV network,
The input signal (IS) includes component signal components (P, Q,...) Represented in a multi-frequency domain,
The output signal includes a representation of the output signal of the cable network in the frequency domain,
Determining the output signal (OS) comprises:
Simulating the behavior of the cable network in response to the input signal (IS) using the network model (1, 1 ');
Determining frequency domain intermodulation (IMS2, IMS3) by performing convolution of the spectrum of the constituent signal components (P, Q, ...);
Generating the signal quality criteria (SNR, BER) using the frequency domain intermodulation (IMS2, IMS3) and the output signal (OS).
請求項1に記載の方法において、
構成信号成分(P、Q、...)のスペクトルの畳み込みの各々は、逆フーリエ変換と、時間領域での乗算と、フーリエ変換とを実行することによって達成されることを特徴とする方法。
The method of claim 1, wherein
A method, characterized in that each of the spectral convolutions of the constituent signal components (P, Q, ...) is achieved by performing an inverse Fourier transform, a time-domain multiplication and a Fourier transform.
請求項1または2に記載の方法において、
前記ネットワークモデル(1、1’)は、周波数領域のモデルであることを特徴とする方法。
The method according to claim 1 or 2, wherein
Method according to claim 1, characterized in that the network model (1, 1 ') is a frequency domain model.
請求項1から3のいずれかに記載の方法において、
前記要素モデル(3)は、前記要素の利得の寄与、周波数依存性、および相互変調の寄与をそれぞれ決定するための、利得ユニット(31)、重み付けユニット(34、35、...)、および少なくとも1つの相互変調ユニット(32)を備えることを特徴とする方法。
The method according to any one of claims 1 to 3,
The element model (3) includes a gain unit (31), a weighting unit (34, 35,...), And a weight unit (34), 35,. A method comprising at least one intermodulation unit (32).
請求項1から4のいずれかに記載の方法において、
前記要素モデル(3)は、2次および3次の相互変調をそれぞれ決定するための2つの相互変調ユニット(32、33)を含むことを特徴とする方法。
The method according to any one of claims 1 to 4,
Method according to claim 1, characterized in that the element model (3) comprises two intermodulation units (32, 33) for determining second-order and third-order intermodulation, respectively.
請求項4または5に記載の方法において、
前記少なくとも1つの相互変調ユニット(32、33)は、その前段に、前記相互変調を決定する前に前記入力信号の重み付けを行う1次の重み付けユニット(35、36)を有し、その後段に、前記相互変調の重み付けを行う2次の重み付けユニット(37、38)を有することを特徴とする方法。
The method according to claim 4 or 5, wherein
The at least one intermodulation unit (32, 33) has a first-order weighting unit (35, 36) that performs weighting of the input signal before determining the intermodulation in the preceding stage, and in the subsequent stage. And a second-order weighting unit (37, 38) for weighting the intermodulation.
請求項4から6のいずれかに記載の方法において、
前記重み付けユニット(35、36、37、38)は2次の重み付け関数を含むことを特徴とする方法。
The method according to any one of claims 4 to 6,
Method according to claim 1, characterized in that said weighting unit (35, 36, 37, 38) comprises a quadratic weighting function.
請求項4から7のいずれかに記載の方法において、
前記重み付けユニット(35、36、37、38)は、遺伝的アルゴリズムで決定されるパラメータを含むことを特徴とする方法。
The method according to any one of claims 4 to 7,
Method according to claim 1, characterized in that the weighting unit (35, 36, 37, 38) comprises parameters determined by a genetic algorithm.
請求項1から8のいずれかに記載の方法において、
前記少なくとも1つの相互変調ユニット(32、33)は、前記構成信号成分の相互変調を決定する相互変調サブユニット(321、322、...、331、332、...)を備えることを特徴とする方法。
A method according to any of claims 1 to 8,
The at least one intermodulation unit (32, 33) comprises intermodulation subunits (321, 322, ..., 331, 332, ...) that determine the intermodulation of the constituent signal components. And how to.
請求項4から9のいずれかに記載の方法において、
前記相互変調ユニット(32、33)および/または前記相互変調サブユニット(321、322、...、331、332、...)は、前記構成信号成分(P、Q、...)のスペクトルの畳み込みを行うよう構成されていることを特徴とする方法。
A method according to any of claims 4 to 9,
The intermodulation units (32, 33) and / or the intermodulation subunits (321, 322,..., 331, 332,...) Of the constituent signal components (P, Q,. A method characterized in that it is configured to perform spectral convolution.
請求項1から10のいずれかに記載の方法において、
前記信号品質基準は、信号対ノイズ比(SNR)および/またはビットエラー率(BER)であることを特徴とする方法。
A method according to any of claims 1 to 10,
The method wherein the signal quality criterion is a signal to noise ratio (SNR) and / or a bit error rate (BER).
請求項1から11のいずれかに記載の方法において、
各々の信号成分(P、Q、...)は入力信号の種類を表していることを特徴とする方法。
12. A method according to any of claims 1 to 11,
A method characterized in that each signal component (P, Q,...) Represents the type of input signal.
請求項1から12のいずれかに記載の方法において、
前記要素モデル(3)でモデル化された実際の要素により生成された信号を測定し、
前記要素モデル(3)で生成される計算信号と前記測定された信号の差を決定し、
前記差に基づいて前記要素モデル(3)のパラメータを調整することを特徴とする方法。
The method according to any of claims 1 to 12,
Measuring the signal generated by the actual element modeled in the element model (3);
Determining the difference between the calculated signal generated in the element model (3) and the measured signal;
Adjusting the parameters of the element model (3) based on the difference.
請求項1から12のいずれかに記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム製品。   Computer program product for carrying out the method according to any of claims 1-12. ネットワークの信号品質を決定する装置であって、
相互接続(2)と少なくとも1つの要素モデル(3)とを含むネットワークモデル(1)を格納するメモリユニットと、
入力信号(IS)を提供する入力ユニットと、
前記入力信号および前記ネットワークモデルを用いて出力信号(OS)を決定する処理ユニットと、
前記入力信号(IS)および前記出力信号(OS)を用いて信号品質基準を決定する信号品質ユニットとを備え、
前記メモリユニットに格納された前記ネットワークモデルは、ケーブルテレビネットワークのようなケーブルネットワークのモデルであり、
前記入力ユニットは、構成信号成分(P、Q、...)を多重周波数領域で表現したものを含む入力信号(IS)を受信するように構成されており、
前記処理ユニットは、ケーブルネットワークの出力信号を周波数領域で表現したものを含む出力信号(OS)を決定するように構成されており、
前記処理ユニットは、
前記ネットワークモデル(1、1’)を用いて、前記入力信号(IS)に応じた前記ケーブルネットワークの振舞いをシミュレーションし、
前記構成信号成分(P、Q、...)のスペクトルの畳み込みを行うことによって、周波数領域の相互変調(IMS2、IMS3)を決定し、
前記周波数領域の相互変調(IMS2、IMS3)前記出力信号(OS)を用いて前記信号品質基準(SNR、BER)を生成することにより、前記出力信号(OS)を決定するように構成されていることを特徴とする装置。
An apparatus for determining signal quality of a network,
A memory unit storing a network model (1) comprising an interconnection (2) and at least one element model (3);
An input unit providing an input signal (IS);
A processing unit for determining an output signal (OS) using the input signal and the network model;
A signal quality unit for determining a signal quality standard using the input signal (IS) and the output signal (OS),
The network model stored in the memory unit is a model of a cable network such as a cable TV network,
The input unit is configured to receive an input signal (IS) including a component signal component (P, Q,...) Represented in a multi-frequency domain,
The processing unit is configured to determine an output signal (OS) including a representation of the output signal of the cable network in the frequency domain;
The processing unit is
Using the network model (1, 1 '), the behavior of the cable network according to the input signal (IS) is simulated,
Determine the frequency domain intermodulation (IMS2, IMS3) by performing a convolution of the spectrum of the constituent signal components (P, Q, ...);
The output signal (OS) is determined by generating the signal quality standard (SNR, BER) using the frequency domain intermodulation (IMS2, IMS3) and the output signal (OS). A device characterized by comprising.
請求項15に記載の装置において、
前記処理ユニットは、更に、構成信号成分(P、Q、...)のスペクトルの畳み込みの各々を、逆フーリエ変換と、時間領域における乗算と、フーリエ変換とを実行することによって達成するように構成されていることを特徴とする装置。
The apparatus of claim 15, wherein
The processing unit further achieves each of the spectral convolutions of the constituent signal components (P, Q,...) By performing an inverse Fourier transform, a time domain multiplication, and a Fourier transform. A device characterized in that it is configured.
請求項15または16に記載の装置において、
実際の要素からの信号を受信する入力と、
前記要素モデル(3)により生成される計算信号と前記入力からの測定信号との差に基づいて、前記モデル(3)のパラメータを調整するように構成されたパラメータ調整ユニットとを備えることを特徴とする装置。
The apparatus according to claim 15 or 16,
An input that receives the signal from the actual element;
A parameter adjustment unit configured to adjust a parameter of the model (3) based on a difference between a calculation signal generated by the element model (3) and a measurement signal from the input; Equipment.
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